論文：一種自適應(yīng)的三相交流充電樁

目前我國(guó)充電設(shè)備主要以交流樁為主，交流充電樁是為新能源汽車車載充電機(jī)提供安全、可靠地交流電源的供電設(shè)備。它分為單相交流樁和三相交流樁，適用于占地面積有限，可以較長(zhǎng)時(shí)間慢速充電的場(chǎng)合，例如私人別墅、住宅小區(qū)、商業(yè)寫字樓、城市綜合體等停車場(chǎng)或城市公共充電站等。據(jù)中國(guó)電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施促進(jìn)聯(lián)盟統(tǒng)計(jì)，我國(guó)的隨車私人充電樁數(shù)量約為16.76萬個(gè)，目前全國(guó)的交流樁有30%為三相交流充電樁[3]。

三相負(fù)載不平衡問題對(duì)電力系統(tǒng)、用戶供電等都帶來了嚴(yán)重的危害。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.?增加變壓器損耗；

2.?增加線路損耗 ；

3.?配變出力減小，降低了配變利用率；

4.?變壓器發(fā)熱，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)龤ё儔浩鳎?/p>

5.?容易導(dǎo)致過壓、低壓，影響用電設(shè)備的正常工作；

如下圖所述換相開關(guān)可安裝在三相交流充電樁的柜體內(nèi)部或者外部；所述的主控開關(guān)和換相開關(guān)之間采用電力載波或無線模塊通信；所述換相開關(guān)與充電槍之間采用CAN通信。每臺(tái)變壓器里面的全部充電樁系統(tǒng)只需配一臺(tái)主控開關(guān)，每臺(tái)三相交流充電樁配一臺(tái)換相開關(guān)。

變壓器的輸出側(cè)安裝一臺(tái)主控開關(guān)，負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)三相不平衡信息，并下發(fā)調(diào)節(jié)命令；每臺(tái)三相交流充電樁電源進(jìn)線處安裝換相開關(guān)（換相開關(guān)實(shí)際是安裝在三相交流樁的L1相線處，根據(jù)GBT 20234.2-2015 《電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電用連接裝置 第2部分：交流充電接口》要求[7]，規(guī)定當(dāng)三相交流樁輸出單相時(shí)，只輸出L1相線），換相開關(guān)常閉狀態(tài)L1相與A相連接，L2與B相連接，L3與C相連接，當(dāng)新能源車充電時(shí)，換相開關(guān)監(jiān)測(cè)充電槍的負(fù)荷信息，當(dāng)檢測(cè)到L2相與L3相無輸出時(shí)，判斷此時(shí)交流充電樁的輸出為單相，并根據(jù)主控開關(guān)下發(fā)的換相命令進(jìn)行相應(yīng)換相操作。

基于數(shù)學(xué)遞歸邏輯的平衡算法原理，當(dāng)主控開關(guān)監(jiān)測(cè)到自身支路的不平衡度超過設(shè)定值時(shí)，就會(huì)啟動(dòng)平衡邏輯算法。當(dāng)主控開關(guān)運(yùn)算出最優(yōu)策略后，會(huì)命令該支路中的換相開關(guān)進(jìn)行相應(yīng)的換相操作，從而實(shí)現(xiàn)本支路三相平衡。即可實(shí)現(xiàn)變壓器三相平衡。

工作時(shí)，主控開關(guān)負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)采集變壓器三相電的運(yùn)行負(fù)荷電流，用戶可以通過手機(jī)APP軟件利用WIFI與主控開關(guān)連接，對(duì)其進(jìn)行調(diào)試巡檢。換相開關(guān)監(jiān)測(cè)充電槍的負(fù)荷信息并實(shí)時(shí)接收主控開關(guān)傳輸過來的各相電流信號(hào)，當(dāng)單相插座的新能源汽車開始啟動(dòng)充電時(shí)，換相開關(guān)檢測(cè)到L2相與L3相無輸出時(shí)，判斷此時(shí)交流充電樁的輸出為單相，并將可以進(jìn)行換相操作的指令發(fā)送給主控開關(guān)。主控開關(guān)檢測(cè)到變壓器輸出側(cè)電流最小的那一相電源，并對(duì)換相開關(guān)下發(fā)換相命令進(jìn)行相應(yīng)換相操作，從而實(shí)現(xiàn)變壓器的三相平衡。

[1]?魯莽,周小兵,張維.國(guó)內(nèi)外電動(dòng)汽車充電設(shè)施發(fā)展?fàn)顩r研究.[J], 2010,23(5):16-17.

[2]?潘熙,李芳.電動(dòng)汽車充電設(shè)施的設(shè)計(jì)與建設(shè)[J].電力需求側(cè)管理,2012,14(2).

[3]?國(guó)家能源局.中國(guó)電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施促進(jìn)聯(lián)盟年報(bào)[R].北京，2017

[4]?馬河祥．電動(dòng)汽車交流充電控制技術(shù)[D]．南京：南京理工大學(xué)，2012

[5]?GB/T 18487.1-2015 電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電系統(tǒng) 第1部分：通用要求

[6]?GB/T 20234.1-2015 電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電連接裝置 第1部分：通用要求

[7]?GB/T 20234.2-2015 電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電連接裝置 第2部分：交流充電接口

[8]?孫海濱.一種充電樁電網(wǎng)平衡自動(dòng)選相裝置[P].中國(guó)，201710040793.3,2017